[發明專利]一種適用于帶直流微電網接入的低壓配電網雙端供電結構

在審

• 申請號: 201710310937.2
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107104441A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 談竹奎;徐玉韜;王冕;肖永;龍秋風;曾華榮;班國邦;陳仕軍;徐梅梅;顧威
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/04
• 分類號: H02J3/04;H02J3/38
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 商小川

技術領域

本發明屬于供電技術，尤其涉及一種適用于帶直流微電網接入的低壓配電網雙端供電結構。

背景技術

相比交流微電網，直流微電網可更高效地接納風、光等分布式可再生能源發電系統、儲能單元、電動汽車及其他直流用電負荷，直流微電網是未來智能配電系統的重要組成部分，可推進節能減排實現能源可持續發展。微電網內光伏、風機、燃料電池、儲能單元等產生的電能大部分為直流電或非工頻交流電；常用的手機、電腦、LED燈、變頻空調和電動汽車等皆由直流驅動，若接入交流電網，需通過DC/DC、DC/AC和AC/DC等多級能量轉換裝置，若直接接入直流微電網，將省去較多交直流轉換裝置，減小成本，降低損耗。同時傳統的基于輻射形網絡的低壓配電系統主要依靠上級電網供電，供電可靠性低。而直流微電網通過傳統DC/AC轉換器并網由于分布式電源的間歇性和波動性會影響電能質量。采用雙端并聯供電配備備用電源自動投入裝置(簡稱備自投)的方式，由于需要停電轉供，仍會出現幾秒鐘的短時停電。傳統的雙電源自動切換開關（Automatic Transfer Switch，ATS），由于在低壓并聯供電系統中，電源受電源電壓大小與相位、等值阻抗大小與阻抗角以及負荷大小與功率因數等諸多因素的影響可能出現逆功率運行的狀況，并且傳統的ATS頻繁切換，將造成機械開關觸頭變形，影響ATS的使用壽命。

發明內容：

本發明要解決的技術問題：提供一種適用于帶直流微電網接入的低壓配電網雙端供電結構，以解決現有技術含直流微電網的低壓并聯供電系統中，交流系統頻率不穩定，無功功率造成的損耗，電源受電源電壓大小與相位、等值阻抗大小與阻抗角以及負荷大小與功率因數等諸多因素的影響可能出現逆功率運行的狀況，并且傳統的ATS頻繁切換，將造成機械開關觸頭變形，影響ATS的使用壽命。

本發明技術方案：

一種適用于帶直流微電網接入的低壓配電網雙端供電結構，它包括第一配電柜和第二低壓配電柜，第一配電柜和第二低壓配電柜通過雙電源自動切換開關ATS連接，第一低壓配電柜和第二低壓配電柜的低壓母線通過柔性電力電子開關SNOP連接，直流微電網通過柔性電力電子開關SNOP的直流側接入；柔性電力電子開關SNOP與雙電源自動切換開關ATS并聯連接。

第一低壓配電柜和第二低壓配電柜分別通過第一開關和第二開關后與柔性電力電子開關SNOP連接。

所述的電力電子柔性開關SNOP包括兩個三相四線制變流器VSC、直流側電容和八個電感；兩個三相四線制變流器的直流側分別與直流側電容連接，八個電感分別接在兩個三相四線制變流器的輸入端上。

直流微電網包括直流負荷、分布式電源和儲能裝置；直流負荷、分布式電源和儲能裝置分別并聯在低壓直流母線上，通過低壓直流母線接入電力電子柔性開關SNOP直流側。

本發明的有益效果：

本發明在兩個電壓配電柜之間將SNOP與ATS并聯，正常運行時ATS斷開，雙電源通過SNOP連接，形成雙電源閉環供電模式，同時將直流微電網并聯于SNOP直流側，由于直流電網只存在母電壓水平這一衡量指標，不存在交流系統頻率不穩定，無功功率等造成的損耗；將直流微電網并聯接在SNOP直流側，給重要直流負荷保證供電可靠性，同時直流微電網電源給SNOP直流側提供電壓支撐，且當一側VSC出現故障，直流微電網仍可依靠另一側VSC并網。當兩側電網停電時，可由直流微電網電源系統反供電，實現不間斷供電。以提高低壓配電網的供電可靠性及雙電源線路的負載平衡能力；SNOP串聯在兩個低壓配電柜的低壓母線之間，當其中一條饋線或配電變壓器因故障停運時，其所帶負荷可通過SNOP由另一側配電變壓器供電，變流器提供低壓配電系統電壓和頻率的支撐，實現不間斷供電，從而避免線路出現短時停電問題；當兩側配電變壓器正常供電時，可通過SNOP動態調節低壓配電網的電壓無功，改善低壓母線電壓水平；當兩側配電變壓器正常供電時，可通過SNOP動態調節兩側配電變壓器間的有功功率分布，避免逆功率、優化兩臺配電變壓器之間的負載率，以實現兩臺配電變壓器的經濟運行；當SNOP出現故障或檢修停運時，ATS才投運，按常規的低壓配電網雙端并聯供電方式運行。

本發明與現有技術相比具有以下特點：

1、將直流微電網并聯接在SNOP直流側，給重要直流負荷保證供電可靠性，同時直流微電網電源給SNOP直流側提供電壓支撐，且當一側VSC出現故障，直流微電網仍可依靠另一側VSC并網。

2、當上級電網斷電時，由直流微電網給電網反供電，實現不間斷供電。